23 Avril 2019  |  Technique de revêtement
Publié dans Oberflächen POLYSURFACES 01/2019

Spezialbeschichtungen für härteste Einsätze

Klaus Vollrath

Stahl, Eisen und Aluminium sind die wichtigsten Konstruktionsmetalle. Ohne ihre Eigenschaften wie Härte, Festigkeit und Bruchsicherheit wäre das heutige Zivilisationsniveau kaum möglich. Leider gibt es jedoch in vielen Praxisbereichen weitergehende Anforderungen wie Korrosions-, Abriebs- und Verschleissbeständigkeit. Oft schützt man dann die Oberflächen durch Lacke, galvanische Überzüge oder Verzinkung. Wenn diese gängigen «Schutzhüllen» nicht ausreichen, bieten sich Spezialbeschichtungen aus Metall, Keramik oder Epoxidharz als haltbarere Alternative an.

L’acier, le fer et l’aluminium sont les métaux de construction les plus courants. Sans leurs propriétés, telles que la dureté, la solidité et la résistance à la rupture, notre niveau de civilisation serait à peine concevable., Hélas, il existe cependant, dans de nombreux domaines de la pratique, d’autres exigences, comme la résistance à la corrosion, à l’abrasion ou à l’usure. On protège alors souvent les surfaces au moyen de peintures, de revêtements galvaniques ou de zingage. Lorsque ces «gaines de protection» sont insuffisantes, des revêtements spéciaux en métal, en céramique ou en résine époxyde sont une alternative durable.

«Wir sind Spezialisten für Schutz oder Reparatur von metallischen Maschinenteilen in solchen Bereichen, wo es richtig zur Sache geht», weiss Martin Bührer, Geschäftsführer der Bührer AG in Otelfingen. Sein Unternehmen beschäftigt sich seit mehr als 50 Jahren mit der Beschichtung von metallischen Bauteilen mithilfe von Spritzverfahren wie dem Flamm-, Lichtbogen-, Plasma- oder Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen. Verarbeitet wird eine sehr grosse Bandbreite von Werkstoffen von Lagermetallen bis zu hochharten Speziallegierungen oder auch Keramiken. Ein wesentlicher Teil der Aufträge betrifft die Reparatur beziehungsweise Wiederinstandsetzung von Maschinenkomponenten nach einer Zerstörung ihrer Oberfläche durch Verschleiss oder Korrosion. Darüber hinaus werden aber auch Neuteile durch den Auftrag widerstandsfähiger Oberflächenbeschichtungen für möglichst lange Einsatzdauern ertüchtigt.
 
Aufbringen einer Schutzbeschichtung mittels Flammspritzen. (Bild: Klaus Vollrath)
 
 
Um nach Möglichkeit die gesamte erforderliche Leistung aus einer Hand bieten zu können, wurde der Maschinenpark konsequent ausgebaut. Dieser umfasst neben einer grossformatigen Sandstrahlanlage für die Teilereinigung auch mehrere teils CNC-gesteuerte Maschinen für das Drehen, Fräsen sowie das Innen- und Aussenrundschleifen einschliesslich der erforderlichen Messtechnik. Hinzu kommen Kabinen mit horizontaler beziehungsweise vertikaler Drehachse für die verschiedenen Spritzverfahren. Besonders diffizile Aufgaben übernimmt ein Roboter. Für Ausseneinsätze steht auch eine mobile Werkstatt zur Verfügung.
 
 
Martin Bührer: «Wir sind Spezialisten für Schutz oder Reparatur von metallischen Maschinenteilen in solchen Bereichen, wo es richtig zur Sache geht.» (Bild: Bührer)
 

Ständige Verbesserungen
«Um mit dem ständigen Fortschritt beim Stand der Technik mitzuhalten, investieren wir laufend in neue Anlagentechnik und Verfahren», ergänzt Martin Bührer. So habe man erst kürzlich einen neuen, stärkeren Plasmabrenner gekauft. Er ermögliche eine höhere Auftragsleistung. Damit könne man zudem qualitativ bessere Schichten aufbauen als bisher.
 
Der neue Hightech-Plasmabrenner für den Roboter ermöglicht höhere Auftragsleistungen und eine bessere Schichtqualität. (Bild: Klaus Vollrath)
 
 
In manchen Anwendungsbereichen wie zum Beispiel Antriebselementen für Erdbohrmaschinen sei der Verschleiss enorm, so dass hier Maschinenelemente im Laufe ihrer Gesamtnutzungsdauer sogar mehrfach abzudrehen und durch Beschichten wieder aufzubauen sind. Im Rahmen der zunehmenden Verwendung von Wärmepumpenheizungen kommen solche Bohrsysteme immer häufiger zum Einsatz, da die erforderlichen Erdwärmesonden teils mehrere 100 m tief in das Erdreich reichen müssen. Vor allem im Bereich der Spülwelle des Antriebs sind hier nach dem Abdrehen bis zu 3 mm Material aufzubringen. Dies erfolgt durch Spritzen mithilfe einer speziellen Mischung, die dem Brenner über Fülldrähte zugeführt wird. Die damit erzielten Eigenschaften liegen nach Erfahrung von Martin Bührer deutlich über jenen der früher eingesetzten Hartchromlegierungen. Die entsprechende Rezeptur sei Betriebsgeheimnis.
 
Solche polierfähigen Keramikbeschichtungen mit einer Rauigkeit von nur noch Ra 0,02 µm empfehlen sich zum Beispiel bei Wellendurchführungen. (Foto: Klaus Vollrath)
 
 
Epoxidharzbeschichtungen
«In den letzten Jahren haben wir unsere Beschichtungspalette um die hochinteressante Produktgruppe der Epoxidharzbeschichtungen erweitert», verrät Martin Bührer. Im Unterschied zu den meisten bisher eingesetzten Schutzverfahren setzt man dabei nicht auf Härte, sondern auf Elastizität sowie hervorragende Oberflächenhaftung. Das dauerelastische Material spielt seine Stärken vor allem dort aus, wo es um Korrosion und/oder um Gleitverschleiss ohne allzu massive Druck- oder Stossbelastungen geht. Solche Bedingungen sind typisch für zum Beispiel Rohrleitungen oder Pumpen, die mit feststoffhaltigen Fluiden beaufschlagt werden. Epoxidharzbeschichtungen eignen sich auch für Luftkanäle, Zentrifugen, Wärmetauscher, Lüfter, Zyklone oder Tanks und Auffangbecken. Ein weiteres interessantes Einsatzgebiet sind hoch beanspruchbare Fussbodenbeschichtungen für Werkstätten oder Lastwagenbrücken.
 
Die Spülwellen von Bohrgeräten für Brunnen oder Erdspiesse (Wärmepumpenheizungen) unterliegen einem extremen Verschleiss. Hier müssen wiederkehrend bis zu 3 mm abgedreht und neu «aufgepanzert» werden. (Foto: Klaus Vollrath)
 
 
Solche Beläge wirken als zähe, langlebige Opferschicht, die das Bauteil wirksam schützt und bei Bedarf leicht ausgebessert werden kann. Zu den grossen Vorteilen des Verfahrens zählt auch, dass sich die Beschichtung ohne aufwendigen Geräteeinsatz auftragen lässt. Dadurch sind mobile Einsätze sowie die Behandlung auch grosser Bauteile beziehungsweise Flächen problemlos möglich.
 
Stark durch Korrosion beanspruchte Pumpenlaufräder können durch eine dicke, zähe Epoxidharzhaut geschützt werden. (Bild: Klaus Vollrath)
 
 
Grosse Vielfalt an Lösungen
«Die von uns eingesetzten Epoxidharzbeschichtungen bestehen aus den zwei Komponenten Binder und Härter, die erst kurz vor dem Aufbringen gemischt werden und dann durch eine chemische Reaktion aushärten», erläutert Martin Bührer. In vielen Einsatzfällen wie zum Beispiel beim Sprühen kommen fertige Kartuschensysteme mit integrierten Mischorganen zum Einsatz. Dadurch ist stets das optimale Mischungsverhältnis gewährleistet. In jenen Fällen, wo die Mischung selbst hergestellt werden muss, erkennt man aufgrund der Farbunterschiede von Binder und Härter die Gleichmässigkeit der Durchmischung an der einheitlichen Farbe des einsatzbereiten Produkts. Das Auftragen kann je nach Produkt und Einsatzzweck durch Spritzen, Streichen oder Spachteln erfolgen. Da dies «kalt» geschieht, lassen sich auch thermisch empfindliche Materialien oder Kunststoffe beschichten.
 
Der mit Fahrzeugen befahrbare Fussbodenbelag aus mit Keramikteilchen gefülltem Epoxidharz eignet sich zum Beispiel für Werkstätten oder Lastwagenbrücken. (Bild: Klaus Vollrath)
 
 
Für die unterschiedlichen Einsatzzwecke gibt es jeweils geeignete Produkte mit speziell darauf optimierten Eigenschaften. Bei hoher Verschleissbeanspruchung werden beispielsweise hochharte Keramikpartikel zugemischt, welche dem Verschleissangriff besser widerstehen als die elastische Matrix, in die sie eingebettet sind. Der Anwender hat dabei die Wahl zwischen unterschiedlichen Partikelgrössen. So lassen sich die Eigenschaften der Schicht an die besonderen Bedingungen der jeweiligen Verwendung anpassen. Andere Beschichtungen weisen eine besonders gute Beständigkeit gegen Chemikalien sowie Korrosion auf. Während der übliche Temperatur-Einsatzbereich der Beschichtungen von -30 bis +120 °C reicht, gibt es auch Spezialprodukte, die bis 230 °C einsetzbar sind.
 
Die Beschichtung hält auch auf flexiblen Materialien wie zum Beispiel Kunststoffen. (Bild: Klaus Vollrath)
 
 
Oberflächenvorbereitung entscheidend
«Eine Topvorbereitung der Oberfläche ist das A und O zur Erzielung einer optimalen Haftung und damit der Haltbarkeit der Beschichtungen», weiss Martin Bührer. Wichtig ist eine durchgehend vollflächige Haftung des Überzugs auf der gesamten Oberfläche des zu schützenden Bauteils. Schon kleinste Verschmutzungen oder Korrosionsansätze können die Schicht schwächen, so dass sie den mechanischen Beanspruchungen im Einsatz auf Dauer nicht ausreichend standhält und durchbrochen wird. Ist sie einmal verletzt, kann die Korrosion den ungeschützten Grundwerkstoff angreifen und benachbarte Bereiche unterkriechen, woraufhin die Zerstörung des Oberflächenschutzes unaufhaltsam fortschreitet.
 
Dank der eingebetteten harten Keramikpartikel kann diese Beschichtung selbst hohen Verschleissbeanspruchungen gut widerstehen. (Bild: Klaus Vollrath)
 
 
Für die Vorbereitung der Oberfläche empfiehlt sich das Strahlen. Es reinigt die Oberfläche nicht nur staubfrei, sondern raut sie auch auf, was die Haftung deutlich verbessert. Beim Schleifen kann es dagegen zum Festsetzen von Schmutz, Staub sowie Schleifmittelkörnern in den Riefen mit der Folge verschlechterter Haftung kommen. Nach der Vorbereitung sollte das Bauteil möglichst sofort beschichtet werden, um eine erneute Verschmutzung oder Korrosion zu verhindern. Empfehlenswert sind Rauigkeitswerte Ra> 75 µm sowie ein Reinheitsgrad SIS SA 2,5/ SSPC-SP10. Bei grösseren Stahlflächen empfiehlt sich der Auftrag eines geeigneten Reinigers wie zum Beispiel «Loctite SF 7515» zur Verhinderung von Flugrost.
 
Eine intensive Oberflächenvorbereitung durch Strahlen gewährleistet eine optimale Haftung für diese besonders gut gegen Korrosion und Chemikalien beständige «Loctite»-Beschichtung. (Bild: Klaus Vollrath)
 
 
Partnerschaft mit führendem Hersteller
«Um unseren Kunden eine möglichst vollständige Produktpalette anbieten zu können, haben wir uns für eine Partnerschaft mit einem führenden Hersteller entschieden», erläutert Martin Bührer. Mit den «Loctite»-Produkten von Henkel könne man den Kunden selbst für sehr spezielle Einsatzfälle das jeweils bestgeeignete Produkt anbieten. Zudem stehe dahinter die volle Beratungskompetenz des Herstellers. Bei diesem habe man eine umfassende Schulung mit abschliessender Zertifizierung als «Henkel Certified Applicator Center» erhalten. Damit könne man den Kunden nicht nur die Produkte, sondern vor allem auch deren sachgerechten Einsatz als komplettes Dienstleistungspaket anbieten.
 
Speziell für den Trinkwasserbereich gibt es Beschichtungen mit entsprechenden Zulassungen. (Bild: Klaus Vollrath)
 
 
Zugleich konnte man damit die Angebotspalette über den Maschinenbau hinaus auf Bereiche wie Industrieanlagen, Rohrleitungen sowie Beton- oder Fussbodensanierung ausweiten. Einige der «Loctite»-Produkte haben wichtige Freigaben wie jene der britischen Water Regulations Advisory Scheme (WRAS) für «Loctite PC 7255» oder die KTW-Freigabe für «Loctite PC 7118» entsprechend der deutschen Trinkwasserverordnung. Ein weiteres Produkt, nämlich «Loctite-PC 7202», hat sich als selbstnivellierende und nicht schrumpfende Vergussmasse für die Montage von Antriebsmaschinen bewährt.
 
Bührer AG
Lauetstrasse 13
8112 Otelfingen
Tel. 044 844 25 50
Fax 044 844 24 92
mb@buehrer-ag.ch
www.buehrer-ag.ch


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